基于A(yíng)RM的指紋識別門(mén)禁系統設計方案

　　具體方法為先計算θ（x, y）在X軸和Y軸上的投影分量：

　　低通濾波表示為:

　　式中，H（u, v） 為二維低通濾波器；wl×wl為5×5濾波器尺寸；w為圖像子塊尺寸（本算法取w=10個(gè)像素大?。?。

　　經(jīng)過(guò)紋路細化， 二值化圖像的紋路線(xiàn)被細化為只有一個(gè)像素寬的連接線(xiàn)段。顯示了原始指紋圖像、增強后的二值化圖像以及細化后的二值化圖像。指紋的特征點(diǎn)信息是從細化后的二值化圖像中提取的。從細化后的二值化圖像中找到分叉點(diǎn)或端點(diǎn)，然后從這些點(diǎn)開(kāi)始尋找紋路軌跡。通過(guò)這些點(diǎn)，紋路的形狀被計算出來(lái)。這些形狀數據、點(diǎn)的類(lèi)型以及點(diǎn)的位置就作為該指紋圖像的特征點(diǎn)被記錄下來(lái)。

　　特征匹配是根據兩幅圖像特征點(diǎn)的最大匹配點(diǎn)支持數來(lái)確定的。假設有甲和乙兩幅圖像，首先依次以甲圖的每一個(gè)特征點(diǎn)為基準，依次計算乙圖像中每個(gè)和甲圖中基準特征點(diǎn)類(lèi)型相同的特征點(diǎn)到乙圖中每個(gè)特征點(diǎn)的距離和方向，根據這個(gè)距離和方向，再以甲圖中的基準點(diǎn)為原點(diǎn)，計算出甲圖中的一個(gè)點(diǎn)，然后判斷是否也是甲圖的特征點(diǎn)， 如果是， 則匹配支持數加1。按甲圖中特征點(diǎn)順序依次計算， 取最大值就是兩幅圖像的最大支持匹配點(diǎn)數。

　　如果最大匹配支持點(diǎn)數大于規定的值，則認為兩幅圖像匹配。否則，不匹配。

　　2 系統硬件設計

　　基于RISC體系結構的ARM微處理器因其體積小、功耗低、執行速度快等優(yōu)點(diǎn)在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應用。本系統采用的是三星公司的嵌入式微處理器S3C2440AL，這是一款高性能、低功耗的功能強大的嵌入式應用處理器產(chǎn)品，它采用Intel X-Scale微結構體系框架，集成了許多常用的外圍接口，功能強大。S3C2440AL主頻為400MHz,最高為533MHz；TFS-D0303指紋傳感器由256×300個(gè)電容傳感陣列組成，其分辨率高達500dpi，工作電壓范圍為3.3~5V，傳感器內部有8位ADC，并具有2組采樣保持電路。整個(gè)硬件系統的框圖如圖2所示。

圖2 系統硬件結構圖

　　系統存儲器接口采用128MB SDRAM存儲器，支持16、64、128、256MB DRAM技術(shù)，4個(gè)SDRAM區，每個(gè)區支持64M存儲器。時(shí)鐘允許（一個(gè)CKE引腳用于把整個(gè)SDRAM接口置為自我刷新），支持最多至6個(gè)靜態(tài)存儲器器件（SRAM、Flash、ROM），支持2個(gè)PCMCI/CF插槽。

　　時(shí)鐘采用3.6864MHz振蕩器，具有核PLL和外圍PLL，可產(chǎn)生各種工作頻率，32.768kHz振蕩器可驅動(dòng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘、電源管理器和中斷控制器。電源控制器可控制快速/運行、空閑和睡眠工作方式。LCD控制器支持被動(dòng)（DSTN）和主動(dòng)（TFT）LCD顯示，最大分辨率800×600×16，2個(gè)專(zhuān)用DMA通道，允許LCD控制器支持單層或雙層顯示。實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC），可產(chǎn)生周期性中斷，把應用處理器從睡眠狀態(tài)喚醒。串行口通信USB從模塊，符合USB規范，支持v1.1版本，支持多達16個(gè)端點(diǎn)提供48MHz的內部時(shí)鐘。

　　3 系統軟件設計

　　本系統的軟件設計主要有以下幾個(gè)流程：上電系統初始化、指紋識別、控制電鎖的開(kāi)啟。系統的精度絕大部分取決于指紋識別的算法。程序初始化后進(jìn)人低功耗模式，等待各種具體操作。當有指紋采集時(shí)，就進(jìn)入指紋數據采集和處理模塊，處理結束后，又重新退回低功耗等待模式，等待其他操作。同理，當有讀卡數據或者時(shí)鐘設置響應時(shí)，便進(jìn)入相應的操作模塊進(jìn)行處理。

　　3.1 對S3C2440AL的初始化

　　系統初始化對于嵌人式系統，要在其程序存儲器中有系統初始化代碼（如圖3）。系統執行了初始化代碼后，才能正確執行其他應用程序，初始化在系統復位后自動(dòng)完成。系統的初始化必須包含下列初始化代碼，有設置中斷向量表、初始化寄存器、初始化堆棧指針寄存器、初始化端口、改變處理器的工作模式。系統在用戶(hù)模式下才能開(kāi)中斷。在對指紋傳感器的初始化中，應按要求逐步對控制寄存器進(jìn)行初始化。